PCI总线技术在仪表检测控制系统中的应用

　　摘要：给出了一种基于PCI总线技术控制的仪表检测控制系统的设计方法。该系统以研华PCI1750作为I/O控制卡，并以研华PCI1601作为仪表监控数据采集通讯卡，同时通过 VB 6.0编写系统的上位机软件。实验结果表明，该系统可提升数据传输的实时性，降低系统所需成本，从而实现设备管理的一体化。
　　关键词：PCI总线技术；I/O控制卡；数据采集通讯卡；仪表检测控制系统
　　中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：2095-1302(2012)08-0059-04
　　Application of PCI bus in instrument test and control system
　　ZHENG Xue-na1 , WANG Hong-cheng1, BI Jia-rui2, WANG Yu-han3
　　(1. School of Electric Information, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China; 2. Dagang Oilfield No.1 Oil Production Plant, Tianjin 300280, China;
　　3. The Shallow Water Development Company, Dagang Oilfield Corporation, Tianjin 300280, China)
　　Abstract: A designing method of instrument test and control system based on PCL bus technology is proposed in the paper. The system takes PCI 1750 as I/O controller card and PCI 1601 as data acquisition communication card. And the software of the system is developed and written in VB6.0. The experimental result indicates that instantaneity of data transmission is improved, the cost of the system is reduced, and thus equipments integrated with their management are realized.
　　Keywords: PCI bus technology; I/O controller card; data acquisition communication card; instrument test and control system
　　0 引言
　　小型仪器仪表监控系统一般由控制器、数据采集模块、串口通讯模块以及工控机组成。但是，这种结构会存在设计结构复杂，系统灵活性较低的缺点。为了克服这些缺点，本文利用PCI总线技术，并结合研华公司所研制的两种PCI控制卡完成了这种小型系统的设计。其中PCI总线是先进的高性能局部总线，可同时支持多组外围设备，而不受制于处理器，为中央处理器及高速外围设备提供一座桥梁，更可作为显现之间的交通指挥员，提高数据吞吐量。PCI采用高度综合化的局部总线结构，可确保电脑部件、附加卡及系统之间的可靠运作，并能完全兼容现有的ISA/EISA/Micro Channel扩充总线。PCI总线与其他主流总线相比，具有速度更快、实时性更好和可控性更佳的优点,适用于高速实时的I/O控制卡。但由于PCI总线协议比较复杂，因此，其接口电路实现起来并不容易,而采用通用PCI接口芯片就能很好地解决这一问题[1]。
　　1 控制系统设计方案
　　本设计采用PCI总线来构建硬件平台,通过PCI总线由PC机来控制系统的电磁阀,通过PCI1601通讯板卡将外置仪器仪表采集的设备温度、压力及流量等信息传送给PC机并进行相关数据处理。具体设计原理框图如图1所示。
　　1.1 PCI1750
　　PCI1750是一款功能强大的PCI总线半长卡，能提供16路隔离数字量输入通道、16路隔离数字量输出通道以及一个带输入信号的隔离计数器/定时器。由于带有2 500 VDC隔离保护及支持干接点，PCI1750非常适合需要高电压保护的工业应用场所。PCI1750与PC机可以构成主从式控制结构,其中PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作[2]，PCI1750则完成对开关电磁阀或是逻辑控制类执行器的控制，依靠输出的数字脉冲信号来驱动相应回路的继电器，从而实现PC机通过PCI1750对开关电磁阀的逻辑控制。除了对开关电磁阀的简单逻辑控制外，用户可根据控制系统的要求调用PCI1750运动函数库中的指令函数，从而开发出满足要求而且成本低廉的逻辑控制系统。
　　本文利用PCI1750板卡实现了对开关电磁阀的控制，这种控制方法具有控制简单、点位利用率高等优点。
　　1.2 PCI1601
　　计算机通过PCI1601总线通讯接口卡与仪器仪表设备的传感器进行连接，进而控制电磁阀。PCI1601总线通讯接口卡可以支持RS-422、RS-485两种串行通讯接口标准，并采用Modbus规约RTU模式，可以方便地与多种组态软件相连接，其通讯驱动与Modicon Modbus_RTU 格式完全兼容。PCI1601板卡增加了 “自动数据流控制”硬件，故可自动识别数据是“发送”还是“接收”，它不再支持“RTS握手信号”，这样就使RS-485通讯软件的开发与RS-232完全相同。板卡通过DIP拨码开关设置相应模式。RS-485的通信距离最远可达1 200 m，通信距离为15 m时,波特率可达10 Mb/s。在工业现场中，RS-485作为一种双线差分半双工的通信方法而广泛采用,具有很高的抗共模干扰能力，并可很好地适应现场的恶劣环境 [3]。在数据传输过程中，其字节格式如图2所示。